纳米Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层及其抗高温腐蚀性能

制备纳米金属间化合物Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层并测试其抗腐蚀性能,为利用热喷涂技术治理火电站易损部件腐蚀问题提供有效手段。运用自主研发的造粒系统,成功对高活性的纳米Fe-Al/Cr_3C_2复合喷涂粉体实施团聚造粒;运用高速火焰喷涂方法,在结构材料表面制备出了纳米Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层,对比测试了微米、纳米Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层的抗高温腐蚀性能,分别采用抛物线型和幂函数型对腐蚀动力学曲线进行拟合。纳米Fe-Al/Cr_3C_2复合喷涂材料的粒径由原始的50nm团聚到最终的114~178μm,团聚后的纳米颗粒呈圆形或椭圆形,各成分比例保持原始比例,团聚颗粒内部仍然保持纳米粉体状态;纳米Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层表面致密、铺展均匀,截面元素过渡平缓、层片细小;运用幂函数方程对腐蚀动力学曲线的拟合效果更好。通过对腐蚀动力学拟合方程进行求导运算可推算出各复合涂层的腐蚀速率。团聚后的纳米颗粒满足热喷涂材料的相关要求,纳米Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层的抗高温腐蚀性能显著高于微米Fe-Al/Cr_3C_2复合涂层。纳米Al、Cr优先氧化生成具有保护作用的氧化膜机理解释了纳米涂层抗高温腐蚀性能优异的原因。     

Y2O3纳米颗粒对电镀Ni-W涂层组织结构和电化学腐蚀性能的影响

在添加不同含量Y2O3纳米颗粒(质量浓度分别为0,5,10,20g·L-1)的电镀溶液中沉积Ni-W合金涂层,研究了Y2O3纳米颗粒的加入对涂层显微组织、微观形貌和电化学腐蚀性能的影响.结果表明:Y2O3纳米颗粒的添加减少了涂层表面结节状结构,细化了涂层晶粒,增大了微观应变;当Y2O3纳米颗粒的质量浓度在5～10 g·L-1时,所得涂层的表面粗糙度小于未添加纳米颗粒涂层的,但当质量浓度增至20 g·L-1时,表面粗糙度高于未添加纳米颗粒涂层的;Y2O3纳米颗粒的添加提高了涂层的耐电化学腐蚀性能,并且当Y2O3纳米颗粒的质量浓度为10 g·L-1时,涂层的耐电化学腐蚀性能最优.     

超音速火焰喷涂Cr_3C_2/NiCr、Stellite6、Inconel625、Inconel718涂层耐冲蚀性能研究

采用超音速火焰喷涂技术,在15Cr_2Mo合金钢上制备了Cr_3C_2/NiCr、Stellite6、Inconel625、Inconel718涂层。测定了涂层的显微组织、结合力、显微硬度、孔隙率。研究了涂层耐固体颗粒冲蚀性能。结果表明,Cr_3C_2/NiCr涂层在结合力、显微硬度和孔隙率方面均优于其他涂层。同时,Cr_3C_2/NiCr耐固体颗粒冲刷性能最好,其冲蚀试验失重量仅为基体15Cr_2Mo的20%左右。Cr_3C_2/NiCr涂层显微组织中,高硬度的碳化物Cr_3C_2陶瓷相以多边形弥散分布在较软的基体NiCr合金相上。固体颗粒冲刷试验后,Cr_3C_2/NiCr涂层表面磨痕比较明显,但是没有发生明显的涂层分层剥落现象。优异的微观结构、细小的硬质颗粒以及较低的孔隙率等因素对涂层耐冲蚀性的显著提高起着关键作用。Cr_3C_2/NiCr涂层应用于冲蚀磨损环境,可有效提高部件寿命。     

纳米Cr_3C_2颗粒含量对等离子堆焊Co40合金层组织与性能的影响

采用等离子堆焊技术在Q890低碳钢表面制备了不同纳米Cr_3C_2颗粒含量(质量分数分别为0,20%,30%,40%)的Co40合金层,研究了纳米Cr_3C_2颗粒含量对该合金层组织与耐磨性的影响。结果表明:Co40合金层主要由发达柱状晶及其间的网状共晶组成;添加纳米Cr_3C_2颗粒后其组织发生细化,结晶方式由亚共晶结晶转变为过共晶结晶且合金层的硬度和耐磨性均得到了明显提高;当纳米Cr_3C_2颗粒为30%时,合金层的磨损质量损失最小,比未添加Cr_3C_2的减少了55.8%,磨损表面较平整,只存在轻微的犁沟,几乎没有剥落现象。     

不同石墨烯添加量下MoS2基复合涂层的摩擦磨损及耐腐蚀性能

为改善MoS2基固体润滑涂层的摩擦磨损性能和耐蚀性能，制备了不同石墨烯（GE）添加量的MoS2复合涂层，利用HSR-2M摩擦磨损试验机测试了复合涂层的摩擦磨损性能，并分析了其磨损机理，通过极化曲线、交流阻抗谱（EIS）研究了涂层在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。试验结果表明，0.8-GE/MoS2复合涂层的摩擦磨损和耐腐蚀性能最优，其平均摩擦因数和磨损率分别为0.232和2.379×10-13 m3/(N·m)，较未添加石墨烯的MoS2涂层分别降低了49.56%和43%，腐蚀速率（1.96×10-8 A/cm2）较纯MoS2涂层（5.54×10-6 A/cm2）降低了近2个数量级。石墨烯的二维片状结构具有良好的自润滑性能，在涂层中均匀分布时能有效阻隔腐蚀介质的渗透，因此，石墨烯的添加提高了MoS2基复合涂层的摩擦学性能和耐腐蚀性能，石墨烯的最优添加量为0.8%（质量分数）。     

纳米改性锌铝基耐蚀涂层的制备及性能研究

将纳米TiO2硬质颗粒添加到锌铝基耐蚀涂层中,制得了纳米TiO2增强的锌铝基耐蚀涂层,讨论了同添加量对涂层的各项性能的影响.结果表明在B组分中添加0.2%的十二烷基磺酸钠对提高TiO2的分散性最佳;每1000g涂液中添加1～1.5g TiO2纳米粒子可以保持涂层有较高的附着性能;涂层硬度随着纳米粒子的加入量的增加而增加;涂层的耐冲击性能很高;加入TiO2对涂层的耐蚀性能会产生微小的不利影响.     

铁铝金属间化合物基涂层的高温滑动磨损性能研究

采用粉芯丝材和高速电弧喷涂技术制备了Fe-Al金属间化合物涂层及Fe-Al/WC复合涂层，研究了从室温至650℃不同试验温度下两种涂层的滑动磨损性能。结果表明，在高温下磨损面发生摩擦氧化反应形成大面积的氧化物保护层，降低了涂层的摩擦系数；剥层磨损是涂层的主要磨损机理。涂层中Fe3Al和FeAl金属间化合物相较高的高温强度和硬度，能有效地阻碍裂纹的产生、扩展及扁平颗粒的断裂，从而使Fe-Al涂层及Fe-Al/WC复合涂层表现出优异的高温耐磨性。添加WC硬质相后提高了复合涂层的平均硬度，从而提高了涂层的耐磨性；但高温下WC易发生氧化和分解，使复合涂层的高温耐磨性下降。     

超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr涂层的显微组织与磨损性能

采用超音速火焰喷涂技术在H13钢基体上制备Cr_3C_2-NiCr涂层,研究了涂层的显微组织、物相组成及摩擦磨损性能,并探讨了磨损机理。结果表明:Cr_3C_2-NiCr涂层与H13钢基体结合紧密,厚度约为340μm;涂层由Cr_3C_2硬质相、NiCr黏结相及少量Cr7C3相组成,组织致密,孔隙率为0.63%;Cr_3C_2-NiCr涂层与H13钢的稳定摩擦因数分别为0.90,0.75,涂层磨痕深度及磨损率仅为H13钢的1/2,涂层耐磨性能较好;Cr_3C_2-NiCr涂层的磨损机理主要为磨粒磨损和疲劳磨损。     

脉冲电铸镍-氧化钕纳米复合沉积层的工艺研究

电化学沉积层的制备是电铸技术的关键环节。本文采用脉冲电铸技术制备N i-Nd2O3纳米复合沉积层,考察了镀液中Nd2O3纳米颗粒添加量、平均电流密度、占空比、脉冲频率对纳米复合沉积层中Nd2O3含量及纳米复合沉积层显微硬度的影响,并对纳米复合沉积层的表面形貌进行了分析。结果表明,在镀液中Nd2O3纳米颗粒添加量20 g/L~30 g/L、脉冲平均电流密度2 A/dm2~4 A/dm2、占空比0.2~0.4和脉冲频率1000 Hz的条件下,可获得Nd2O3含量大的高硬度复合沉积层,并且沉积层表面平整、光滑,晶粒细小,组织均匀致密。     

添加纳米MoS2镍-磷化学复合镀层的制备与微观形貌

运用化学复合镀技术制备出添加纳米MoS2的镍-磷复合镀层.研究了制备过程中镀液中分散剂种类、MoS2添加数量以及镀前试样表面粗糙度对复合镀层的影响.结果表明:十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)可以很好地在镀液中分散纳米MoS2,镀液中添加纳米MoS2颗粒的最佳值是2.0 g/L;镀前试样表面粗糙度值过低不利于提高复合镀层中纳米MoS2的复合量.     

高速铁路轴箱轴承纳米润滑脂摩擦学性能试验研究

以WS2和Si3N4纳米颗粒作为高速客车轴箱轴承润滑脂添加剂,依据完全析因试验方案,合成了高速客车轴箱轴承纳米润滑脂。采用四球摩擦磨损试验机对其抗磨减摩和抗极压性能进行了研究,使用扫描电子显微镜(SEM)分析了钢球磨斑表面形貌,运用双因素方差分析法探究了WS2-Si3N4复合纳米颗粒对纳米润滑脂润滑性能影响。研究表明:当WS2添加量为1.5%,Si3N4添加量为0.1%时,合成的纳米润滑脂PB值最大,摩擦因数最低,钢球磨斑形貌平整光滑;WS2和Si3N4纳米颗粒均可提高纳米润滑脂的润滑性能,对复合纳米润滑脂润滑性能的提高交互作用显著。     

Ni-P/n-MoS2复合镀层制备与摩擦学性能研究

以纳米MoS2颗粒为分散相,用化学复合镀的方法制备出Ni-P/n-MoS2复合镀层,并研究纳米MoS2颗粒在镀液中的添加量对镀层组织结构、显微硬度、纳米MoS2复合量和摩擦学性能的影响.结果发现:镀液中纳米二硫化钼的加入量为2.0 s/L时,得到的复合镀层中二硫化钼的分散效果最好,纳米MoS2复合量最大值为3.18%(质量分数),硬度最大值为HV653;磨损试验后,磨痕表面的二硫化钼质量分数最高可达7.8%,表明复合在镀层中的纳米二硫化钼在摩擦过程中被缓慢释放到表面,因而复合镀层表现出优异的自润滑和减磨性能.     

等离子喷涂Al_2O_3/ZrO_2涂层耐磨性能研究

采用溶胶-凝胶方法将微米级颗粒团聚成含纳米粒子的颗粒,利用等离子喷涂技术制备出了含有纳米结构的A1_2O_3/ZrO_2涂层,并在MM—200摩擦磨损试验机上进行了干摩擦试验,对纳米结构涂层和常规涂层的耐磨损性能进行了对比。通过对磨损后的磨痕形貌分析可知,纳米涂层的耐磨损性能明显好于传统陶瓷涂层。传统涂层的磨损机理主要是微裂纹和颗粒的剥落,而相同条件下纳米涂层则由于涂层韧性的提高,几乎不存在微裂纹,因而涂层具有较高的耐磨性。     

CeO2对Ni/α-Al2O3纳米复合镀层微观组织和摩擦学性能的影响

采用纳米复合电镀技术,通过向Ni/α-Al2O3纳米复合镀溶液中添加CeO2方法在45#钢上制备了Ni/α-Al2O3-CeO2纳米复合镀层;研究了CeO2对镀层微观组织、显微硬度及摩擦学性能的影响;用分析型扫描电镜、显微硬度计及摩擦磨损试验机对复合镀层组成、微观组织、显微硬度及摩擦学性能进行了分析。结果表明,适量CeO2的加入促进了纳米α-Al2O3的沉积量,使纳米α-Al2O3在镀层中的分布更加均匀,添加过多的CeO2对纳米α-Al2O3分布不利;CeO2添加量为40g/L时,平均显微硬度比未添加CeO2的提高近30%,磨痕宽度减少近40%;CeO2能改善复合镀层的耐磨性能,有效防止镀层片状脱落。     

高速火焰喷涂Fe-Al/Cr3C2复合涂层的摩擦学特性

运用高速火焰喷涂方法，选用自主研发的Fe-Al／CrsC2喷涂材料，在20钢基体上制备了复合涂层。利用XRD分析了涂层的相组成，利用SEM分析了涂层表面以及磨损表面形貌，对涂层进行了EDAX分析，并对涂层的摩擦学特性进行了研究。结果表明：高速火焰喷涂Fe-Al／Cr3C2复合涂层中主要相包括Fe3Al、Cr3C2和α-Fe相，涂层的磨损率随温度的升高而下降，具有很好的抗高温磨损性能。     

16MnR钢焊缝表面纳米复合电镀及抗湿H_2S应力腐蚀试验研究

采用Ni-纳米TiO2复合电镀对16MnR钢焊缝进行表面处理,运用均匀设计方法,研究了镀液温度、阴极电流密度、搅拌速度、纳米TiO2浓度等对复合电镀过程的影响,优选出Ni-纳米TiO2复合电镀的最佳工艺配方.借助金相显微镜、扫描电镜(SEM)与能谱仪(EDS)对复合镀层的微观形貌、组织结构及成分组成进行测试分析.恒载荷拉伸试验结果表明:普通电镀层的抗湿H2S应力腐蚀性能是无镀层的1.9倍,而Ni-纳米TiO2复合电镀层的抗湿H2S应力腐蚀性能是无镀层的4.1倍;镀层中纳米材料的引入,使得金属表面局部晶粒纳米化,提高了16MnR焊缝抗湿H2S应力腐蚀的能力.     

氧化镧对纳米Al2O3-13TiO2等离子喷涂层的摩擦磨损性能影响

以添加少量氧化镧的团聚纳米Al2O3-13%TiO2粉末为原料,利用等离子喷涂技术制备纳米陶瓷涂层,在MMS-1G型高速摩擦磨损试验机上考察其摩擦磨损性能,并利用扫描电镜和能谱仪表征其磨损表面。结果表明:添加1%氧化镧的涂层具有更低的孔隙率,更高的抗拉结合强度;在高速摩擦磨损试验过程中,氧化镧可起到降低摩擦因数及磨损率的作用,添加1%氧化镧的纳米涂层摩擦磨损性能优良。磨损是由涂层微裂纹扩展导致的涂层剥落引起的,黏着磨损显著。     

CeO2添加量对激光熔覆TiB2-TiC/Ni复合涂层组织和性能的影响

利用激光熔覆技术在TC4钛合金表面制备了添加质量分数1.0%,1.5%,2.0%CeO₂的TiB₂-TiC/Ni复合涂层,研究了复合涂层的物相组成、显微组织和硬度,讨论了搭接率(30%,40%,50%)对最佳CeO₂含量条件下复合涂层试样摩擦磨损性能的影响。结果表明：复合涂层均由TiB₂、TiB、α-Ti、TiC、Ni₃Ti、Cr₂₃C₆、Ti₂Ni、Cr₃C₂、γ-Ni等相组成;添加质量分数1.5%CeO₂复合涂层的组织最为均匀致密,细化效果明显;随着CeO₂添加量的增加,复合涂层的硬度先增后降,添加质量分数1.5%CeO₂复合涂层的硬度最高,约为1 015 HV。CeO₂的最佳添加质量分数为1.5%,在此条件下随着搭接率的增加,试样的磨损质量损失先减小后增大,当搭接率为40%时,...     

纳米α-Al2O3颗粒弥散强化镍基复合涂层的耐磨性能研究

将纳米α-Al2O3颗粒或Ni包裹的纳米α-Al2O3复合粉和镍基粉用湿法混合，采用火焰热喷涂工艺制备了复合涂层，用磨粒磨损试验机进行磨损试验，研究了纳米α-Al2O3的体积分数、粒径和是否预先进行包裹处理对涂层喷焊性和耐磨粒磨损性能的影响。结果表明，纳米α-Al2O3以包裹形式加入能有效改善弥散相与Ni基涂层的相容性，相应涂层的耐磨性优于未包裹处理；当纳米Al2O3的体积分数为2％时，涂层的耐磨性能最好，为Ni基涂层的2倍多；在相同的体积分数下，随着涂层中弥散强化相尺寸的减小，涂层的耐磨性提高。     

溶胶-凝胶法制备纳米SiO2超细粉体

利用阴、阳离子交换法制备了能长期稳定存在的、粒径可控的、高浓度的硅溶胶，并通过溶胶-凝胶法制备了纳米SiO2超细粉体。通过在凝胶过程中滴加稳定剂的方法成功地解决了SiO2颗粒的团聚问题，为下一步制备高聚物/无机物纳米复合涂层创造了条件。